Le CEA Gramat réalise des études dans le domaine de la vulnérabilité et du durcissement des équipements et systèmes militaires vis-à-vis des agressions EM (électromagnétique). A ce titre, de nombreuses expérimentations sont menées notamment en ce qui concerne l’IEMN HA (Impulsion Electromagnétique d’origine Nucléaire Haute Altitude).
Les systèmes de mesure liés à cette activité, tels que les capteurs et les chaînes de mesures de champ EM sont généralement déployés dans des environnements sévères où les conditions de mise en oeuvre sont complexes. Ces contraintes imposent de prendre des marges de sécurité importantes quant aux résultats expérimentaux obtenus car les sources d’incertitudes ne sont pas toutes connues et/ou sont difficiles à maîtriser.

La thèse a pour objectif de mettre au point une méthode fiable de propagation des incertitudes dans le domaine impulsionnel IEMN HA. Le développement de cette méthode ou algorithme pourra s’effectuer en s’appuyant sur des travaux liés aux problématiques de propagation des incertitudes (équations différentielles multi-variables, méthode de Monte-Carlo, matrice de covariance). Cet algorithme sera ensuite utilisé et validé au CEA Gramat en utilisant les moyens disponibles en interne.
Le travail débutera par la prise en main des différents moyens métrologiques pour les mesures d’impulsions IEMN HA (capteurs, chaînes de mesures, oscilloscopes, analyseurs de réseau…) ainsi que par une étude bibliographique sur les techniques de propagation des incertitudes.
Une première partie du travail se déroulera au laboratoire de l'Institut Pascal de Clermont-Fd qui apportera son expertise théorique, numérique et expérimentale sur la propagation des incertitudes de mesure en électromagnétisme. Dans un second temps, les sources d’incertitudes environnementales et métrologiques devront être déterminées. Pour estimer l’incertitude de mesure, il faudra notamment tenir compte des erreurs liées aux désadaptations d’impédance, à l’étalonnage des instruments, aux imperfections dues à l’échantillonnage électro-optique des chaînes de mesure etc.

La seconde partie du travail de thèse consistera à partir des sources d’incertitudes de développer un algorithme de calcul pour remonter à la mesure temporelle d’une impulsion IEMN HA avec les dispersions associées. Enfin, cet algorithme devra être appliqué sur un grand simulateur expérimental du CEA Gramat en utilisant les moyens métrologiques du centre.

Dans le domaine de la vulnérabilité électromagnétique des systèmes, vis-à-vis de l’IEMN HA (Impulsion Electromagnétique d’origine Nucléaire Haute Altitude), des simulateurs expérimentaux générant de forts niveaux de champ électrique sont employés pour agresser les équipements sous test.
Cette agression peut se véhiculer dans les systèmes électroniques, engendrant l’utilisation d’une grande diversité de capteurs pour mesurer ces contraintes qui sont de natures différentes (courant, tension, champ électrique, champ magnétique). Si des produits commerciaux couvrent les besoins en dynamique et en bande passante pour les mesures de courant, il n’en est pas de même pour les mesures de champs électromagnétiques.

A l’heure actuelle, des mesures avec une dynamique de 50 dB voire plus et une résolution temporelle de l’ordre de la nanoseconde restent un verrou qui ne peut pas être levé avec les outils classiques de mesures à base d’antennes métalliques.
Par ailleurs, des solutions diélectriques existent, basées sur des composants électro-optiques, mais elles n’atteignent pas encore les performances ciblées, et la robustesse reste une problématique à adresser. Le laboratoire FEMTO-ST de Besançon développe deux types de sondes électro-optiques, soit à cristaux photoniques, soit à base de guides. Ces approches ont été testées au travers d'une première thèse avec le CEA Gramat ce qui a donné lieu à un prototype de capteur.
Désormais, l'objectif de la thèse est d'améliorer la dynamique de mesure ainsi que de travailler sur l'encapsulation du capteur dans un boitier afin de le rendre plus robuste.